Законы минимума и толерантности

Впервые понятие о лимитирующих факторах было введено в 1840 году немецким агрохимиком Ю. Либихом.

Изучая влияние различных факторов на рост растений он установил, что их жизнедеятельность определяется не теми элементами питания, которые имеются в избытке в почве, а теми, которые находятся в недостатке (например, бор или цинк).

На основании этого Либих сформулировал принцип, который известен под названием правила или закона минимума Либиха:

Вещество, которое находится в минимуме, управляет урожаем и определяет величину и устойчивость последнего во времени.

Суть этого закона легко понять на таком примере.

Величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего, т.е. данный элемент находится в минимальном количестве. Урожай будет возрастать пропорционально вносимым дозам до тех пор, пока не окажется в минимуме другое вещество.

В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто изображают бочку, у которой доски, образующие боковую поверхность, имеют разную высоту («бочка Либиха»).

Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой. Следовательно, длина этой доски – лимитирующий фактор для количества воды, которую можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения.

В настоящее время закон минимума Либиха распространяется на все абиотические и биотические факторы среды и применим как к растениям, так и животным.

Закон минимума Либиха

При изменении условий обитания интенсивность жизнедеятельности организма будет определяться действием того фактора, количество которого более всего отклоняется от оптимального значения.

Иными словами: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Выявление наиболее слабого звена цепи очень важно в экологическом прогнозировании, планировании и экспертизе проектов. Правило минимума позволяет рационально производить замену дефицитных веществ и воздействий на менее дефицитные, что важно, например, в процессе эксплуатации природных ресурсов, а также в сельском хозяйстве.

Из практики известно, что лимитировать жизнедеятельность организма может не только недостаток, но и избыток какого-либо фактора.

Впервые представление о лимитирующем влиянии максимального значения фактора наравне с минимальным было введено американским ученым В. Шелфордом (1913 г.) и получило название закона толерантности:

Лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Смысл закона толерантности очевиден: все хорошо в меру.

Американский эколог Одум дополнил закон толерантности положением, что организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены в природе.

Законы минимума и толерантности играют существенную роль в прикладных экологических исследованиях и позволяют понять распределение организмов в различных природных условиях, особенности морфологии, физиологии и экологии растений и животных.